KR101601463B1 - sensing device of overheat for cooling part of fuel cell - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지 냉각부의 과열 감지 장치에 관한 것으로서, 특히 냉각수가 저장된 연료전지 냉각부(100)와; 별도의 냉각수가 저장되며, 상기 연료전지 냉각부(100)와 연결되어 상기 냉각수를 전달받는 냉각수 리저버(200)와; 상기 냉각수 리저버(200) 내부에 구비되어 상기 연료전지 냉각부(100)의 냉각수가 과열 팽창되는 것을 감지하는 수위센서(210)로 구성되어, 연료전지 냉각부(100) 내부의 냉각수가 팽창되는 것을 감지하여 고장 발생을 방지하는 동시에 차량의 상품성을 향상시키는데 효과가 있도록 하는 것이다.The present invention relates to an overheat sensing device for a fuel cell cooling unit, and more particularly, to a fuel cell cooling unit (100) in which cooling water is stored; A cooling water reservoir (200) for storing additional cooling water and connected to the fuel cell cooling unit (100) to receive the cooling water; And a water level sensor 210 provided inside the cooling water reservoir 200 for sensing the overheating expansion of the cooling water of the fuel cell cooling unit 100 so that the cooling water in the fuel cell cooling unit 100 is expanded Thereby preventing the occurrence of malfunctions and improving the merchantability of the vehicle.

Description

연료전지 냉각부의 과열 감지 장치{sensing device of overheat for cooling part of fuel cell}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fuel cell,

본 발명은 연료전지 냉각부의 과열 감지 장치에 관한 것으로서, 특히 연료전지 냉각부 내부 과열 시 냉각수 부피 팽창을 감지할 수 있게 하기 위한 연료전지 냉각부의 과열 감지 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an overheat sensing device for a fuel cell cooling unit, and more particularly, to an overheat sensing device for a fuel cell cooling unit to detect a cooling water volume expansion upon overheating in a fuel cell cooling unit.

일반적으로 연료전지 시스템은 경유나 공업용 연료의 기체와 전해질 사이의 화학 반응의 일부로 전력을 발생시켜, 연료가 가진 화학에너지를 전기에너지로 변화시키는 에너지 전환 장치이다.Generally, a fuel cell system is an energy conversion device that generates electric power as a part of a chemical reaction between a gas of a diesel fuel or an industrial fuel and an electrolyte, and converts the chemical energy of the fuel into electric energy.

이때, 연료전지에는 천연가스, 메탄올, 가솔린 등의 다양한 연료가 사용되어질 수 있는데, 연료 변환기를 이용해 연료를 수소로 개질하여 사용하게 된다.At this time, various fuel such as natural gas, methanol and gasoline can be used for the fuel cell, and the fuel is converted into hydrogen by using the fuel converter.

최근에는 에너지 절약, 환경 문제 등이 부각됨에 따라 이를 해결하기 위해 기존의 내연기관을 대체하는 자동차의 동력원으로써 연료전지가 적용되고 있다.In recent years, as energy conservation and environmental problems are highlighted, fuel cells are being applied as power sources for automobiles to replace conventional internal combustion engines.

또한, 연료전지 차량에는 산소와 수소의 화학적 반응 에너지를 전기 에너지로 전환하여 구동력을 발생시키게 되는데, 이 과정에서 연료전지내의 화학적 반응에 의해 열에너지도 발생한다. 상기 연료전지스택은 보통 65 ~ 85도의 온도 조건에서 이상적으로 반응하므로, 냉각수를 통해 온도조건을 유지하는 것이 중요하다.In the fuel cell vehicle, chemical reaction energy of oxygen and hydrogen is converted into electrical energy to generate driving force. In this process, thermal energy is also generated by a chemical reaction in the fuel cell. Since the fuel cell stack ideally reacts at a temperature of 65 to 85 degrees, it is important to maintain the temperature condition through the cooling water.

그러나, 종래에는 냉각수가 미순환 시 연료전지 냉각부 내부에서 핫스팟이 발생되거나 히터 과열 시 증기 발생에 의한 냉각수 팽창을 감지할 수 없었으며, 온도센서가 구비되어 있다 하더라도 냉각수의 온도가 충분히 과열되어야만 감지할 수 있었기 때문에 연료전지 냉각부 내부 과열에 따른 냉각수 부피 팽창을 감지하는 것이 어려워 상품성과 안전성이 저하되는 문제점이 있었다.
However, conventionally, when hot water is generated in the fuel cell cooler or when the coolant is not circulated, it is not possible to detect the expansion of the coolant due to the steam when the heater is overheated. Even if the temperature sensor is provided, It is difficult to detect the expansion of the cooling water volume due to the overheating in the fuel cell cooling section, resulting in a problem of deterioration of the merchantability and safety.

특허 1 : 대한민국 공개특허 10-2009-0007008Patent 1: Korean Patent Publication No. 10-2009-0007008

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 연료전지 냉각부의 과열 감지 장치에 관한 것으로서, 특히 연료전지 냉각부 내부 과열 시 냉각수 부피 팽창을 감지할 수 있게 하기 위한 것을 목적으로 한다.The present invention relates to an overheat sensing apparatus for a fuel cell cooling unit for solving the above problems, and more particularly, it is intended to enable sensing of a cooling water volume expansion upon overheating in a fuel cell cooling unit.

이러한 본 발명은 냉각수가 저장된 연료전지 냉각부와; 별도의 냉각수가 저장되며, 상기 연료전지 냉각부와 연결되어 상기 냉각수를 전달받는 냉각수 리저버와; 상기 냉각수 리저버 내부에 구비되어 상기 연료전지 냉각부의 냉각수가 과열 팽창되는 것을 감지하는 수위센서;를 포함함으로써 달성된다.The present invention provides a fuel cell system comprising: a fuel cell cooling unit in which cooling water is stored; A cooling water reservoir for storing additional cooling water and connected to the fuel cell cooling unit to receive the cooling water; And a water level sensor provided inside the cooling water reservoir and sensing that the cooling water of the fuel cell cooling unit is overheated and expanded.

상기 연료전지 냉각부와 상기 냉각수 리저버는 파이프로 연결되며, 상기 파이프에는 가압식캡이 장착되어 압력에 의해 상기 연료전지 냉각부의 냉각수가 상기 냉각수 리저버로 이동되도록 하는 것이 바람직하다.The fuel cell cooling unit and the cooling water reservoir are connected to each other by a pipe. The pipe is equipped with a pressure cap, and the cooling water of the fuel cell cooling unit is moved to the cooling water reservoir by pressure.

상기 냉각수 리저버에는 상기 냉각수 수위를 나타내는 제1위치부와 제2위치부가 형성되도록 하는 것이 바람직하다.And the first and second position portions indicating the water level of the cooling water are formed in the cooling water reservoir.

상기 수위센서는 상기 제1위치부와 상기 제2위치부 상부에 구비되도록 하는 것이 바람직하다.And the water level sensor is disposed at the first position part and the second position part.

상기 냉각수 리저버는 상기 별도의 냉각수를 주입할 수 있는 주입구가 형성되도록 하는 것이 바람직하다.The cooling water reservoir may be formed with an inlet through which the cooling water can be injected.

상기 냉각수 리저버 내부에는 상기 냉각수의 수위 유동을 방지하는 제1격벽이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.And a first partition wall is formed in the cooling water reservoir to prevent a flow of the cooling water.

상기 냉각수 리저버 내부에는 과열로 인해 발생되는 증기와 상기 냉각수를 분리하는 제2격벽이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.And a second partition for separating the steam generated due to overheating and the cooling water is formed in the cooling water reservoir.

이상과 같은 본 발명은 연료전지 냉각부 내부의 냉각수가 팽창되는 것을 감지하여 고장 발생을 방지하는 동시에 차량의 상품성을 향상시키는데 효과가 있는 발명인 것이다.As described above, the present invention is an invention having an effect of preventing the occurrence of a failure by sensing the expansion of cooling water in the fuel cell cooling unit and improving the commerciality of the vehicle.

도 1은 본 발명의 연료전지 냉각부의 과열 감지 장치에서 과열 이전 상태를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 연료전지 냉각부의 과열 감지 장치에서 과열 상태를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 연료전지 냉각부의 과열 감지 장치에서 냉각부 리저버에 형성된 제1격벽을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 연료전지 냉각부의 과열 감지 장치에서 냉각부 리저버에 형성된 제2격벽을 도시하는 도면.1 is a diagram showing a state before superheat in a superheat sensing apparatus of a fuel cell cooling unit of the present invention,
2 is a diagram showing an overheated state in the overheat sensing device of the fuel cell cooling unit of the present invention,
3 is a view showing a first partition formed in the cooling section reservoir in the overheat sensing device of the fuel cell cooling section of the present invention,
4 is a view showing a second partition formed in the cooling section reservoir in the overheat sensing device of the fuel cell cooling section of the present invention.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 연료전지 냉각부의 과열 감지 장치는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각수가 저장된 연료전지 냉각부(100)와, 별도의 냉각수가 저장되는 냉각수 리저버(200)와, 냉각수 리저버(200) 내부에 구비되어 냉각수의 수위를 감지하는 수위센서(210)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 4, the overheat sensing apparatus of the fuel cell cooling unit of the present invention includes a fuel cell cooling unit 100 storing cooling water, a cooling water reservoir 200 storing a separate cooling water, a cooling water reservoir 200, and a water level sensor 210 for sensing the water level of the cooling water.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 연료전지 냉각부(100)는 내부에 냉각수가 구비되어 연료전지의 온도 조건을 유지할 수 있게 한다.As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell cooling unit 100 is provided with cooling water therein to maintain the temperature condition of the fuel cell.

냉각수 리저버(200)는 별도의 냉각수가 저장되는 동시에 연료전지 냉각부(100)와 연결되어 연료전지 냉각부(100)에 저장된 냉각수를 전달 받을 수 있게 한다.The cooling water reservoir 200 stores separate cooling water and is connected to the fuel cell cooling unit 100 to receive the cooling water stored in the fuel cell cooling unit 100.

냉각수 리저버(200)에는 주입구(240)가 형성되도록 하여 별도의 냉각수를 주입할 수 있게 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the cooling water reservoir 200 is provided with an injection port 240 so as to be able to inject additional cooling water.

이때, 연료전지 냉각부(100)와 냉각수 리저버(200)는 파이프(300)로 연결되어 연료전지 냉각부(100)의 냉각수가 냉각수 리저버(200)로 전달되는 것이 가능하게 하며, 냉각수 리저버(200)로 전달된 냉각수가 다시 연료전지 냉각부(100)로 전달될 수 있게 한다.The fuel cell cooling unit 100 and the cooling water reservoir 200 are connected to each other through a pipe 300 so that the cooling water of the fuel cell cooling unit 100 can be transferred to the cooling water reservoir 200. The cooling water reservoir 200 So that the cooling water transferred to the fuel cell cooling unit 100 can be transmitted to the fuel cell cooling unit 100 again.

또한, 연료전지 냉각부(100)와 냉각수 리저버(200)를 연결하는 파이프(300)에는 가압식캡(310)이 장착되도록 하여 압력에 의해 연료전지 냉각부(100)의 냉각수가 냉각수 리저버(200)로 이동되는 것이 가능하게 하며, 반대로 냉각수 리저버(200)의 냉각수가 연료전지 냉각부(100)로 이동되는 것이 가능하게 한다.The pressurized cap 310 is mounted on the pipe 300 connecting the fuel cell cooling unit 100 and the cooling water reservoir 200 so that the cooling water of the fuel cell cooling unit 100 is supplied to the cooling water reservoir 200 by the pressure, And the cooling water of the cooling water reservoir 200 can be moved to the fuel cell cooling unit 100. [

수위센서(210)는 냉각수 리저버(200) 내부에 구비되어 연료전지 냉각부(100)의 냉각수가 과열되어 팽창되는 것을 감지한다.The water level sensor 210 is provided inside the cooling water reservoir 200 to sense that the cooling water of the fuel cell cooling unit 100 is overheated and expanded.

도 1에 도시된 바와 같이 연료전지 냉각부(100)가 정상적으로 작동될 때에는 연료전지 냉각부(100)의 냉각수가 과열되지 않아 원래 부피를 유지하게 되며, 연료전지 냉각부(100)와 연결된 냉각수 리저버(200)의 냉각수도 원래 부피를 유지하게 되어 일정 수위를 유지하게 된다.As shown in FIG. 1, when the fuel cell cooling unit 100 is normally operated, the cooling water of the fuel cell cooling unit 100 is not overheated and the original volume is maintained. When the cooling water reservoir connected to the fuel cell cooling unit 100 The cooling water of the cooling water tank 200 also maintains its original volume and maintains a certain water level.

그러나, 도 2에 도시된 바와 같이 연료전지 냉각부(100) 내부가 가열될 때에는 연료전지 냉각부(100)의 냉각수가 가열되어 부피가 팽창하게 되어 파이프(300)에 구비된 가압식캡(310)을 통해 냉각수 리저버(200)로 팽창된 부피만큼 전달되어 냉각수 리저버(200)의 냉각수 수위가 높아지게 된다.2, when the interior of the fuel cell cooling unit 100 is heated, the cooling water of the fuel cell cooling unit 100 is heated and expanded in volume, and the pressure cap 310, which is provided in the pipe 300, So that the water level of the cooling water in the cooling water reservoir 200 is increased.

즉, 수위센서(210)는 냉각수 리저버(200)의 냉각수 수위가 높아지게 되면 연료전지 냉각부(100)의 냉각수가 과열 후 팽창되어 냉각수 리저버(200)로 이동된 것으로 판단하여 연료전지 냉각부(100)의 과열 및 냉각수 팽창을 감지할 수 있게 된다.That is, when the water level of the cooling water of the cooling water reservoir 200 is increased, the water level sensor 210 determines that the cooling water of the fuel cell cooling unit 100 is expanded after overheating and moved to the cooling water reservoir 200, ) And the expansion of the cooling water.

이때, 냉각수 리저버(200)에는 냉각수 수위의 최저를 나타내는 제1위치부(220)와 최고를 나타내는 제2위치부(230)가 형성되도록 하여 연료전지 냉각부(100)로부터 냉각수가 전달되는 냉각수의 수위를 파악할 수 있게 한다.At this time, the cooling water reservoir 200 is provided with a first position portion 220 indicating the lowest level of the cooling water level and a second position portion 230 indicating the highest level, Allows you to understand the water level.

한편, 연료전지 냉각부(100)로부터 냉각수가 전달되기 전 상태인 정상 작동 시에는 냉각수 리저버(200)의 냉각수 수위가 제1위치부(220)와 제2위치부(230) 사이를 유지할 수 있게 설정하는 것이 바람직하다.In the normal operation in which the cooling water is not transferred from the fuel cell cooling unit 100, the water level of the cooling water of the cooling water reservoir 200 can be maintained between the first position 220 and the second position 230 .

또한, 수위센서(210)는 냉각수 리저버(200)에서 냉각수의 최고를 나타내는 제2위치부(230) 상부에 장착되도록 하여 수위센서(210)에 냉각수가 감지되면 냉각수 수위가 제2위치부(230)를 초과한 것이므로 연료전지 냉각부(100)가 과열된 것으로 판단한다.The water level sensor 210 is mounted on the second position part 230 indicating the highest level of the cooling water in the cooling water reservoir 200. When the cooling water is sensed in the water level sensor 210, ), It is determined that the fuel cell cooling unit 100 is overheated.

이때, 수위센서(210)에서 연료전지 냉각부(100)의 과열을 판단하게 되면 제어부(미도시)를 통해 연료전지 냉각부(100) 작동을 정지시켜 연료전지 냉각부(100) 내부의 냉각수 팽창을 방지한다.At this time, if the water level sensor 210 determines that the fuel cell cooling unit 100 is overheated, the operation of the fuel cell cooling unit 100 is stopped through a control unit (not shown) .

이처럼 연료전지 냉각부(100) 과열이 차단되면 연료전지 냉각부(100) 내부의 냉각수 부피도 줄어들게 되며, 그 후에는 냉각수 리저버(200)로 이동된 냉각수를 파이프(300)에 구비된 가압식캡(310)을 통해 다시 연료전지 냉각부(100)로 이동시켜 도 1과 같은 원래 상태로 복원될 수 있게 한다. When the overheating of the fuel cell cooling unit 100 is interrupted, the cooling water volume inside the fuel cell cooling unit 100 is reduced. Thereafter, the cooling water moved to the cooling water reservoir 200 is supplied to the pressurized cap 310 to the fuel cell cooling unit 100 so as to be restored to the original state as shown in FIG.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 냉각수 리저버(200) 내부에는 냉각수의 수위 유동을 방지하는 제1격벽(250)이 형성되도록 하여 차량 진동 시 냉각수 수위 흔들림에 의한 영향을 충분히 완충시킬 수 있게 하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 3, the first partition wall 250 is formed in the cooling water reservoir 200 to prevent the cooling water from flowing in the water level, thereby sufficiently absorbing the influence of the cooling water level fluctuation during vibration of the vehicle desirable.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 냉각수 리저버(200) 내부에는 과열로 인해 발생되는 증기와 냉각수를 분리하는 제2격벽(260)이 형성되도록 하여 증기는 수직 상방으로 제거가 되고 냉각수는 제2격벽(260) 양쪽으로 동일하게 수두가 올라가게 되어 수위센서(210)의 과열 감지는 냉각수의 수위만을 감지하도록 하여 수위센서(210)를 통한 과열 감지를 정확하게 할 수 있게 한다.4, the second partition wall 260 separating the steam generated from the overheating and the cooling water is formed in the cooling water reservoir 200, so that the steam is removed vertically upward, The head of the water level sensor 210 detects the overheat of the water level sensor 210 so that only the water level of the cooling water is sensed.

이때, 도 4에서 A는 냉각수 리저버(200)와 연료전지 냉각부(100) 사이의 이동 경로로 연료전지 냉각부(100) 과열 시 냉각수와 증기가 함께 냉각수 리저버(200)로 이동하며 연료전지 냉각부(100)가 냉각하게 되면 냉각수만 연료전지 냉각부(100)로 이동하게 된다.4, A indicates a state in which the cooling water and the steam move to the cooling water reservoir 200 when the fuel cell cooling unit 100 is overheated by the movement path between the cooling water reservoir 200 and the fuel cell cooling unit 100, When the cooling unit 100 is cooled, only the cooling water moves to the fuel cell cooling unit 100.

이처럼, 본 발명은 냉각수가 저장된 연료전지 냉각부(100)와, 연료전지 냉각부(100)와 연결되는 냉각수 리저버(200)와, 냉각수 리저버(200) 내부에 구비되는 수위센서(210)로 이루어져 연료전지 냉각부(100) 내부의 냉각수가 팽창되는 것을 감지하여 고장 발생을 방지하는 동시에 차량의 상품성을 향상시킬 수 있게 한다.As described above, the present invention comprises a fuel cell cooling unit 100 storing cooling water, a cooling water reservoir 200 connected to the fuel cell cooling unit 100, and a water level sensor 210 provided inside the cooling water reservoir 200 It is possible to detect the expansion of the cooling water in the fuel cell cooling unit 100 to prevent the occurrence of a failure and to improve the commerciality of the vehicle.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.

100 : 연료전지 냉각부 200 : 냉각수 리저버
210 : 수위센서 220 : 제1위치부
230 : 제2위치부 240 : 주입구
250 : 제1격벽 260 : 제2격벽
300 : 파이프 310 : 가압식캡100: fuel cell cooling unit 200: cooling water reservoir
210: water level sensor 220: first position part
230: second positioning portion 240: inlet
250: first partition 260: second partition
300: Pipe 310: Pressurized cap

Claims (7)

냉각수가 저장된 연료전지 냉각부와;
별도의 냉각수가 저장되며, 상기 연료전지 냉각부와 연결되어 상기 냉각수를 전달받는 냉각수 리저버와;
상기 냉각수 리저버 내부에 구비되어 상기 연료전지 냉각부의 냉각수가 과열 팽창되는 것을 감지하는 수위센서를 포함하되;
상기 냉각수 리저버 내부에는 상기 냉각수의 수위 유동을 방지하는 제1격벽이 형성되고, 상기 냉각수 리저버 내부에는 과열로 인해 발생되는 증기와 상기 냉각수를 분리하는 제2격벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 냉각부의 과열 감지 장치.
A fuel cell cooling section in which cooling water is stored;
A cooling water reservoir for storing additional cooling water and connected to the fuel cell cooling unit to receive the cooling water;
And a water level sensor provided inside the cooling water reservoir and sensing that the cooling water of the fuel cell cooling unit is overheated and expanded.
Wherein the cooling water reservoir is provided with a first partition wall for preventing a flow of the cooling water from flowing in the cooling water reservoir, and a second partition wall separating the cooling water from the steam generated due to overheating is formed in the cooling water reservoir. Negative overheat sensing device.
청구항 1에 있어서,
상기 연료전지 냉각부와 상기 냉각수 리저버는 파이프로 연결되며, 상기 파이프에는 가압식캡이 장착되어 압력에 의해 상기 연료전지 냉각부의 냉각수가 상기 냉각수 리저버로 이동되는 것을 특징으로 하는 연료전지 냉각부의 과열 감지 장치.The method according to claim 1,
Wherein the fuel cell cooling unit and the cooling water reservoir are connected to each other by a pipe and a pressure cap is attached to the pipe so that cooling water of the fuel cell cooling unit is moved to the cooling water reservoir by pressure. . 청구항 1에 있어서,
상기 냉각수 리저버에는 상기 냉각수 수위를 나타내는 제1위치부와 제2위치부가 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 냉각부의 과열 감지 장치.The method according to claim 1,
Wherein the cooling water reservoir is formed with a first position part and a second position part indicating the water level of the cooling water. 청구항 3에 있어서,
상기 수위센서는 상기 제1위치부와 상기 제2위치부 상부에 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지 냉각부의 과열 감지 장치.The method of claim 3,
Wherein the water level sensor is provided at the first position part and the second position part. 청구항 1에 있어서,
상기 냉각수 리저버는 상기 별도의 냉각수를 주입할 수 있는 주입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 냉각부의 과열 감지 장치.The method according to claim 1,
Wherein the cooling water reservoir is formed with an inlet through which the cooling water can be injected. 삭제delete 삭제delete
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